Optimization of a novel trapezoidal staggered ribs configuration for enhancement of a solar air heater performance using CFD
Julkaisuvuosi
2023
Tekijät
Singh, Sarvapriya; Suman, Siddharth; Mitra, Santanu; Kumar, Manish
Tiivistelmä
A novel transverse trapezoidal staggered ribs configuration as artificial roughness is investigated using CFD to understand the fluid flow and heat transfer behaviors for improving the performance of a solar air heater. In addition, experimental validation of Nusselt numbers for smooth duct against CFD results is established. The staggered ribs arrangement outperforms the continuous ribs and insights obtained from the thermal-fluid flow behaviors are further applied to optimize the staggered arrangements of the rib. Reynolds number Re is varied from 5000 to 24,000, and rib parameters are optimized with a special focus on understanding the effects of discontinuous rib width (w) and gap width (g). Two widely studied shapes of rib, namely, cylindrical and rectangular, are also investigated for the transverse staggered arrangement with the same optimized parameters for the comparison of thermo-hydraulic performances. Trapezoidal ribs having discontinuous rib width of 50 mm and gap width of 10 mm give the maximum thermo-hydraulic performance of 1.57 at Reynolds number of 5000. The optimized staggered trapezoidal ribs outperform the staggered cylindrical and rectangular ribs. However, staggered rectangular ribs give the highest increase in the Nusselt number and these may be preferred for application when pressure drop is not of concern.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy
Suman Siddharth
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Volyymi
30
Numero
41
Sivut
93582-93601
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
1
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Osittain avoin julkaisukanava
Kustantajan version lisenssi
CC BY
Rinnakkaistallennettu
Ei
Muut tiedot
Tieteenalat
Ympäristötekniikka
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1007/s11356-023-28978-9
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä